张阜文[1]2004年在《新型超宽带集成光波导无线接收的研究》文中指出传统的无线接收机,随着频段的不同,其接收前端(包括天线、谐振回路和有源电路等)都必须采用不同参数结构和频段的器件。要在零至数千兆的频带范围内实现超宽带无线接收,采用相同的结构和器件是不可能的。本文提出了一种采用光波导电光调制器和电场传感器串接的新型超宽带无线接收方式。其中,利用电场传感器接收空间中的电磁场信号,使得输出光强受控于电磁场信号的电场分量;在此之前,通过光波导电光调制器,实施单频微波光调制。因此,串连的结果导致输出光的双重调制,通过光电探测器后,可以得到完整的宽带载频调制信号。本论文主要工作可概括如下:(一)LiNbO3光波导电光调制器研究1. 采用改进的FD-BPM算法,优化设计了LiNbO3光波导结构,得到了一种低损耗和高消光比的Ti: LiNbO3电光调制器。2. 利用前人提出的微波腔模型,从特征阻抗、微波有效折射率、微波损耗系数和长度四个参数出发,研究了电光调制器电极的不同部分,包括输入/输出端口、锥形区、弯曲段和电光互作用区,对器件传输特性的影响。同时,研究了弯曲段的参数对器件传输性能和损耗系数的影响,以及电光互作用区对器件损耗系数、半波电压和微波有效折射率的影响。并且,就电极弯曲长度对器件传输性能影响做了实验验证,结果表明理论分析与实验结果基本吻合。还分析了电极横向尺寸对传输性能的影响,并对两种计算电光调制器传输特性的方法作了比较。3. 利用有限元法,详细分析和讨论了频域内,不同结构的LiNbO3电光调制器的某些结构参数对特征阻抗的影响。主要包括普通共面波导电极结构、脊型波导结构、不同电极形状的结构、沟道型结构和双驱动电极结构。(二)反转极化LiNbO3光波导及其应用1. 就Ti扩散LiNbO3波导折射率的变化从弹光效应和电光效应进行了详尽的分析。同时,从自发极化的角度出发,对Ti扩散波导反转极化区域折射率的变化,进行了验证和探讨。然后,对无电极M-Z型电场传感器LiNbO3波导折射率的变化从理论和实验两方面作了深入研究。2. 利用波导反转极化原理,从微波有效折射率和微波损耗两方面,对周期反转极化光波导电光调制器的幅频特性和相频特性作了分析和讨论。同时,提出了一种新型的超宽带非周期反转极化LiNbO3波导电光调制器和一种低频率啁啾<WP=9>的宽带电光调制器,并就其性能作了详细分析和讨论。(叁)LiNbO3光波导电场传感器研究1. 对分段电极光波导电场传感器作了深入系统的研究。主要包括:波导内电场分布、分段电极电压增益、器件灵敏度、频率响应、热稳定性、系统分析和器件的非线性等。并且,对器件非线性作了详细的计算和讨论,主要从直流偏置点偏移引起的非线性,谐波引起的非线性,交叉调制引起的非线性和干扰信号引起的基波信号功率降低方面作了研究,同时还对器件的线性动态范围作了分析。2. 利用分段电极和天线的组合结构以及反转极化波导原理,提出了一种新型的单片集成光波导电场传感器,它可同时检测电场的x、y和z分量。3. 采用分段的掩埋电极和渐变沟道电极及M-Z型LiNbO3光波导结构,提出了两种新型多量程电场传感器。(四)LiNbO3光波导电场传感器的实验室制作与测试对无电极M-Z型电场传感器和分段电极电场传感器的实验室制作过程做了详细的介绍、分析和总结。主要内容包括:器件掩膜板的设计,LiNbO3晶片的选取,晶片的清洗,蒸Ti,光刻,Ti扩散,质子交换与退火,研磨与抛光,器件的耦合,波导的测试,电极制作,SiO2缓冲层的制作,工艺的改进和器件失效机理分析等。器件的性能测试主要包括直流和交流测试。其中,交流测试包括半无限空间条件下的器件灵敏度和点频响应测试、TEM Cell里的低频响应测试以及微波暗室中的高频响应测试。得到了在5.6mA的光源偏置电流和900MHz的信号频率下,可检测到的最小电压约为0.22 mV。在微波暗室中,在4dB内的频率响应可以达到3.6GHz;并且当信噪比为5dB时,在0.02～3.6GHz的频率范围内,测得器件可接收到的电场强度为60 mV/m左右。同时,对测试结果进行了分析和讨论,并研究了由器件衬底LiNbO3晶体的压电效应引起的谐振效应。(五)新型超宽带集成光波导无线接收的研究建立了集成光波导无线接收的理论模型和等效电路模型,同时进行了系统仿真研究,从理论上证明了两种新型的光波导无线接收方式(即光波导电光调制器和电场传感器串接方式或激光直接调制器与电场传感器的串接方式)是可行的。然后,通过实验有力的验证,得到了与理论分析相一致的结果,从而使得利用集成光波导技术实现的无线接收方式成为现实。
崔海娟[2]2003年在《集成光波导宽带LiNbO_3电光调制器研究》文中研究表明随着多媒体技术、计算机网络和无线业务的发展，使得高速电光调制器的需求大大增加。在高速光调制中，直接调制引起的啁啾噪声难以克服，光外调制器在大容量光纤传输系统中，扮演着越来越重要的角色，成为当前的研究热点。目前，实用化的光外调制器主要有：Mach-Zhnder(M-Z)波导型LiNbO3调制器和电吸收型半导体调制器。采用行波电极的M-Z型外调制器调制速率高，波长的啁啾噪声理论上为零，几乎不受光纤色散的限制，已成为高速长距离光纤传输系统必不可少的器件。本文首先详细的阐述了电光调制器的基本原理和类型，就研究调制器的方法作了介绍，特别是对本文采用的研究方法―施瓦兹保角变换的基本原理作了具体的分析。然后，用一般的椭圆积分计算了普通共面波导型调制器的有效折射率、特征阻抗和导体损耗系数。通过计算发现，采用厚电极和厚缓冲层结构，在实现速度匹配的情况下，可以大大减小导体损耗，但是由于阻抗不能同时满足匹配，调制带宽受到限制。由于实际的电极横截面形状是梯形而非理想的矩形结构，研究梯形电极中间电极角度和地电极角度对调制器特征参量影响是十分有必要的。通过计算发现，随着中间电极角度和地电极角度增加，有效折射率、特征阻抗同时减小，导体损耗系数也随之减小。但最终特征阻抗与信号源阻抗50Ω相差较大，因此，要实现宽带调制，还需调整中间电极和地电极的高度。脊型结构光调制器是近年来研究的热点，由于脊型结构初始平面多边形比较复杂，保角变换过程中的超椭圆积分计算比较繁琐，但又无法用一般的椭圆积分进行计算。一般文献中计算脊型结构特征参量，采用的都是准静态有限元法，而本文采用保角变换工具箱进行计算，并且首次采用保角变换和有限元法相结合的方法，对脊型结构特征参量进行计算。通过分析脊深和其它尺寸参数对调制器特征参量的影响，可以看出随着脊深的增加，有效折射率减小，特征阻抗增加，导体损耗减小。对脊型调制器尺寸参数进行优化，在达到速度和阻抗匹配的同时，导体损耗也大大的减小，可以实现超宽带调制。最后，用有限元法分析了普通共面波导和脊型结构调制器中间电极周围的电场分布和电位分布，同时对两者进行比较分析，说明了脊型结构半波电压小于普通共面波导结构的原因，并且给出可以实现宽带调制的脊型结构参数。
徐洪亮[3]2008年在《测量脉冲大电流的集成光波导电流传感器研究》文中研究表明传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋。随着现代测量、控制和自动化技术的发展,传感器在各个领域中的作用日益显着,并成为决定系统质量的关键性器件。以晶体材料为基底制作的各类波导光学器件在通信与光信息处理方面有着蓬勃的发展,光波导传感器是其中一个重要的分支部分,由于它独特的优势,不仅在光纤通信与传感方面获得了应用,在应力、压力、温度、电流和化学气体传感方面的应用也越来越广泛。本论文就是研究集成光波导传感器在高压电力系统中大电流测量方面的工作。电力工业是我国经济建设的基础工业,在国民经济中占有举足轻重的地位,随着经济的迅速发展,对电需求日益扩大。特别是向高电压大电流发展,传统的充油式电流互感器已经不能很好地适应工业发展需要,因而国内外都致力于研制价格低、结构简单、安全可靠的新型高压电流测试系统。研究光学混合型电流传感器就是一种很好的选择。本文研究的混合型光学传感器有两部分组成,一是Rogowski线圈电路,另一部分是Mach-Zehnder干涉型光波导调制器,Rogowski线圈电路的输出端连接到光波导调制器的电极上。Rogowski线圈套在被测的大电流导体周围,线圈感应的电压与被测电流成线性关系,然后电压作用到调制器的电极上对入射的激光信号进行调制,输出端连接光电二极管进行接收,由得到的输出光功率可以分析导体中的被测大电流的特性,这就是光波导电流传感器的基本原理。对于Rogowski线圈,分析了矩形和圆形截面两种结构,分别得出了线圈中感应电压和被测电流的比例系数,也就是互感系数的计算公式。针对不同的电压和电流关系研究了简单电路结构和积分电路结构两种等效电路,分析了电路的稳态和瞬态响应,得出了他们适用于不同的测量情况。选取适当的电流和频率大小对给定参数的电路模型做了仿真分析,结果与分析完全符合。另一部分Mach-Zehnder干涉型光波导调制器则首先分析了它的基本原理,进而引出了所设计的光波导电流传感器的原理,推导出了被测电流和光波导的输出光功率的理论计算公式,同时分析了采用折射率非对称结构来实现相位偏置,仿真得出的偏置相位是76.93°,基本符合要求,得出输出光功率与被测电流近似成线性关系。随后介绍了整个系统的连接,分析了调制器的参数,对系统的灵敏度和频率特性做了分析计算,最后使用仿真软件模拟电极上的电压对调制器进行分析,仿真结果验证了前面理论推导的正确性。本文主要对光波导型电流传感器进行了理论计算与设计,对使用的结构分别进行了分析与仿真,得到了适合于高压环境中脉冲大电流的测量,测量范围为10 A到8000 A,频率范围为0 Hz到5000 Hz。为下一步进行实验研究提供了依据,这些研究结果具有重要的理论与实际意义。
杨拥军[4]2007年在《新型集成光波导全向电场传感系统研究》文中进行了进一步梳理随着通信技术的飞速发展，恶劣的电磁环境会直接影响系统和设备的正常运行，因此电场强度的测量在电磁兼容方面占有重要地位。传统的电场测量方法在实际应用中表现出诸多缺点。采用先进的集成光学技术构成的集成光波导电场传感器，使得整个电场测量系统变成超小型，并具有稳定、可靠、带宽大、抗电磁干扰及微扰小等特点，此外，可通过光纤连接实现远距离遥控和监测。目前，利用集成光学技术实现以LiNbO_3晶体为衬底的电场传感器，正成为研究热点之一。在这种情况下，本文选取了集成光波导电场传感器及其传感系统作为研究对象，展开相关研究。一、电场传感基本原理及模型研究本文给出集成光学调制器的理论基础以及描述集成光学调制器性能的基本参数和基本结构，然后重点介绍光波导和微波电极分析方法，并进行了性能优化，为研究光波导电场传感器奠定了理论基础。在总结光波导电场传感器基本结构的基础上，指出光波导电场传感器的一般性概念，并给出描述光波导电场传感器性能的基本参数，建立光波导电场传感器的基本模型。借鉴普通模拟光纤通信系统模型，指出集成光波导电场传感系统的概念，并分析系统的基本结构和原理，给出系统的参数描述，建立描述系统模型的基本关系式。二、分段电极电场传感器及其传感系统研究本文对分段电极电场传感器在静电场中的性能进行了理论和实验分析，仿真计算表明单个分段电极长度、电极总长度、分段电极段数对电压长度积有很大的影响，进而影响电场探测灵敏度，静电场实验的数据表明电场传感器半波电压V_π小于10V，固有相位差φ_0小于10°。针对分段电极电场传感器的等效电路模型，讨论了分段电极电场传感器的频率响应和分段数的关系；采用数值方法仿真，得到了电极总长度、分段电极占总电极的比例、电极厚度对分段电极电场传感器频率响应和灵敏度的影响。通过分析由分段电极电场传感器构成的电场传感系统，得到了描述探测灵敏度的基本公式，并对负载电阻、固有相位差、光功率、RIN等参数做了优化，指出了特定分段电极结构下，电场传感器的探测灵敏度极限为19.4dBμV／m。对由单个分段电极电场传感器构成的电场传感系统的测试结果表明，频率响应、灵敏度、方向图的测试结果与理论分析较为一致。叁、偶极子天线电场传感器及其传感系统的研究本文结合分段电极电场传感器，研究了一种基于分段电极结构的偶极子天线电场传感器，运用等效电路的方法建立了这种新型电场传感器的物理模型，结果表明在分段数为七段时，分段电极之间有最大的电极电压增益。本文还提出了一种新型的基于变长度拉杆式偶极子天线的光波导电场传感器，它的特点是将光波导电场传感器的偶极子天线做成拉杆天线，调节拉杆天线的长度，就可实现高灵敏度或高带宽的电场探测。对基于偶极子天线电场传感器的电场传感系统详细的测试表明偶极子天线最短时系统的频率响应范围为10 MHz到6 GHz；偶极子最短、频率为400 MHz，信号电平高于噪声电平6 dB时，系统灵敏度为60 mV／m，偶极子最长、频率为400 MHz，信号电平高于噪声电平6 dB时系统灵敏度为30 mV／m；频率为200 MHz时，动态范围可以达到90 dB。四、集成光波导全向电场传感系统研究本文借鉴传统全向天线的基本原理，提出基于集成光波导分段电极电场传感器的全向电场探头的结构，以及传感系统的结构，建立了相应的数学模型。利用TEM室和GTEM室，全向电场传感系统的测试数据和结论表明，在频谱分析仪的参数设置为RBW=3 Hz，VBW=100 Hz，SPAN=200 Hz，叁个激光器的出射光功率为1 mW，1.4 mW，1.7 mW，频率为250 MHz，信噪比6 dB时，灵敏度为20 mV／m；±5 dB频率响应在频谱分析仪的参数设置为RBW=100 Hz，VBW=1 kHz，SPAN=5 kHz，可以达到2.5 GHz，频率为250 MHz时，动态范围为70 dB，在3 dB范围内实现了全向探测。本文研究的集成光波导电场传感系统可看作是基于LiNbO_3晶体电光效应的新材料新物理机制的接收天线；具有几百kHz到几个GHz范围的频率响应；体积大大的减小；光纤不受电磁干扰具有极低的损耗，故可通过光纤实现远程监控，也可通过光纤连接组成阵列。基于上述优点，可望在如下领域获得应用，电磁兼容方面电场测量；天线的远场方向图测量和近场测量；新型接收天线。另外，如何提高光波导电场传感系统的探测灵敏度和探测带宽则是下一步需要努力的方向。
孙豹[5]2006年在《宽带集成光波导射频全向电场传感器的研究》文中研究指明随着电子技术的不断进步,估计设备的电磁兼容性变得越来越重要。为了估计电磁兼容性,精确了解设备周围的电磁场分布是很有必要的。因此,各种各样的电场传感器被开发出来。其中,使用Mach-Zehnder干涉仪的光波导电场传感器,因为有着带宽大,灵敏度高,分辨率高等特点,其应用在电磁兼容测试方面更为合适。本文首先介绍了光波导电场传感器的工作原理,并建立了光波导电场传感器的等效电路模型和传感系统模型。以此为基础,分析了传感系统的灵敏度,频率响应,线性动态范围。通过计算得知,使传感器相位偏置为π/2,减小电极间距,提高电光重迭因子,减小器件插入损耗,采用合适的分段数,增加电极长度,增大光功率,降低激光的波长,减小相对强度噪声,减小接收带宽,对提高灵敏度的效果是非常明显的。而减小天线长度,降低调制器电容,电极分段,都可以获取较大的带宽。降低系统噪声;增加到达探测器的光功率,采用较低的光学偏置,都可以增大线性动态范围。根据对器件参数分析优化的结果,设计并制作了3只分段电极电场传感器,并进行了封装。把3只电场传感器组装成一个全向电场传感探头,并进行了全面测试,包括静电场测试,频率响应测试,灵敏度测试,动态范围测试。得到器件的±3 dB频率响应为1 M～1 GHz,而±5 dB频率响应的高端可以达到2.5 GHz;器件的灵敏度在带宽为3 Hz时达到10～20 mV/m,;器件在250 MHz的动态范围为80 dB,在2 GHz的动态范围为64 dB。在200 MHz的频率下的全向性达到±3 dB,2 GHz频率下全向性为±1.5 dB。试验证明这种新型光波导电场传感器适用于EMC中的电场测试。
张家洪[6]2016年在《集成光波导叁维脉冲电场传感系统研究》文中指出集成光波导电场传感器具有体积小、带宽宽、抗电磁干扰能力强、对被测电场扰动小等特点,因此非常有潜力应用于瞬态强电磁脉冲的时域测量。论文主要针对一种以铌酸锂(LiNbO3, LN)电光调制为基础的马赫增德尔干涉仪(Mach Zehnder Interferometer, MZI)型集成光波导脉冲电场传感器及其系统展开研究。主要内容包括：1.集成光波导脉冲电场传感器基本原理及其系统组成分析分析给出了LN集成MZI型光波导电场传感器的基本工作原理及其系统的一般组成。分别从时域和频域分析了π/2的固有相位差(线性工作点)对MZI型集成光波导电场传感器最大不失真地探测空间电场的重要性。推导给出了集成光波导电场传感系统灵敏度的一般表达式,并得出系统最小可测电场与传感器的半波电场成正比,同时还与系统噪声带宽的平方根成正比。最后分析给出了脉冲电场传感系统线性最大可测电场和传感器半波电场的关系,并对比分析了电场传感器的频域以及时域测试方法。2.基于波长调谐的集成光波导电场传感器工作点控制研究工作点的稳定对传感器的各项性能指标包括灵敏度、带宽、时域波形探测等都至关重要。分析得出,LN集成MZI型光波导电场传感器工作点的漂移是一个普遍存在的、复杂的物理过程,想要从改进器件制作工艺或者结构等方面完全解决工作点的漂移问题几乎是不可能的。提出并通过软硬件开发出一套基于波长调谐的新型集成光波导电场传感器工作点控制系统。由于系统采用一种纯光的控制技术,因此不会对被测电场产生干扰。最后由实验测试得出,系统控制精度、控制时间等性能指标满足传感器探测时域脉冲的要求。3.集成光波导叁维纳秒电磁脉冲传感系统研究纳秒电磁脉冲如核电磁脉冲的时域测量技术已成为电磁攻防领域急需解决的关键性科学问题之一。论文使用CST Microwave Studio对电场传感器天线及其电极进行数值仿真,最终研制出一种高灵敏度的对数周期天线集成光波导叁维(Three dimensional,3D)纳秒电磁脉冲传感系统,和另一种低灵敏度的领结天线集成光波导3D纳秒电磁脉冲传感系统。时域测试表明,研制的3D纳秒电磁脉冲传感系统探测到的脉冲时域波形特性参数相对于原始波形误差在2.5%以内,并且3D电场传感系统线性可测脉冲电场最小低于104 V/m,最大超过56 kV/m。频响测试表明,3D电场传感系统带宽范围为100 kHz到1 GHz。4.集成光波导叁维微秒强电磁脉冲传感系统研究对高电压工程领域普遍存在的场强高达几百甚至上千kV/m的微秒电磁脉冲进行时域测量,对于保证电网安全可靠地运行具有重要意义。以行波天线理论为基础,设计了一种天线阻抗渐变的锥形天线集成光波导强电场传感器,并通过制作叁只天线和非对称MZI直波导臂夹角为54.7。的锥形天线集成光波导强电场传感器,然后将它们安装在一个正叁棱柱的叁个侧面上,最终研制出一种体积更小的新型集成光波导叁维强电场传感器。使用标准雷电电磁脉冲对电场传感系统进行时域测试得出,系统线性最大可测脉冲电场可达1200 kV/m。最后由理论分析得出,传感系统探测到的脉冲时域波形中夹杂的振荡噪声主要来自LN晶体逆压电效应引起压电谐振,并对几种可能的降噪方法进行分析讨论。5.集成光波导反射式脉冲电场传感系统研究为了进一步减小集成光波导电场传感探头的体积,使其能够用于测量一些狭窄空间中的电场,通过理论分析与仿真计算,研制出一种结构更紧凑的新型反射式锥形偶极子天线阵列集成光波导电场传感器。时域测试表明,研制的10组锥形偶极子天线阵列反射式光波导电场传感系统线性可测脉冲电场范围为640 V/m到29.4 kV/m；研制的4组锥形偶极子天线阵列反射式光波导电场传感系统线性可测脉冲电场范围为1.3 kV/m到58.7 kV/m。频响测试表明,研制的反射式锥形偶极子天线阵列光波导电场传感系统带宽范围为100 kHz到12 GHz。
冯雷[7]2002年在《无电极M-Z型干涉仪式LiNbO_3集成光波导电场传感器》文中指出20世纪以来，随着信息技术的高速发展，由于电载体的限制，现有的信息容量和速度已远远不能满足要求。由于光的速度和频率的优势，为提高信息的传输速度和载波密度，信息的载体由电到光是发展必然趋势。而作为光通信技术迅速发展的产物，光波导传感器也得到了迅速的发展，目前已有成熟的器件在国际上得到广泛的应用。 作为本课题，研究的是无电极M-Z型干涉仪式集成光波导电场传感器，有着与其它传感器不同的特点。它的研究任务，主要包括了基本理论的研究，特别是线性电光效应引起的波导折射率变化的研究，传感器的设计、制作和传感器的调试与测试叁个部分。 基本理论的研究就是根据光波导基本理论(主要包括麦克斯韦方程、菲涅尔法线方程、椭球折射率方程等)，对LiNbO_3晶体中正常型波导和反转型波导的折射率和电光张量进行分析，然后当有外加电压时，所引起的正常型波导和反转型波导折射率变化的不平衡性而产生的电光效应而进行研究。 传感器的设计是以光波导基本理论为基础，设计了光波导的长度与宽度，以及设计了钛扩散的宽度和扩散深度，并以此制作了掩膜板，然后在制作中以集成光学器件的制作工艺为基础，制定了该传感器的制作工艺流程，指出了工艺过程中的注意事项，尤其是在钛扩散和质子交换中的工艺过程，并加以分析。 最后在传感器制作完成后，对器件的插入损耗和直流特性进行了测试和分析，并讨论了器件的交流特性，从而验证了反转理论的正确性以及将反转特性应用于传感器是可行的。 全文对无电极M-Z式干涉仪式集成光波导电场传感器进行了研究，不仅对反转型波导折射率变化的研究具有重要意义，也为传感器的研究提出了一个新的思路，同时为实现高频无线通信提供了可能性。
曹一平[8]2010年在《集成光波导电光模数转换器的研究与设计》文中提出数字信号在信号处理中具有很多优越性,包括重复编程方便、易于保存和非线性度可自行确定、能实现长期不失真存储等,这使得数字信号处理技术正加速应用于以前被认为仅有模拟系统能够处理的领域。模数转换器作为将模拟电压信号转换成数字信号的二进制信号的关键器件,其重要性不言而喻。实现高精度、高转换速率的模数转换器成为现在模数转换领域的研究重点。本论文首先概述了波导电光模数转换器的工作原理及发展概况,阐述了波导电光模数转换器相对于电子模数转换器的优点、研究意义和应用前景,指出集成光学波导电光模数转换器是电光模数转换器技术很有前景的方向之一。其次,本文分析了铌酸锂光学技术实现的M-Z调制器结构为核心的高速模数转换器的原理,分析了电极加倍型光学模数转换器的原理和结构参数。第叁,本文分析了电光模数转换器的性能参数,研究了光渡越时间对模数转换器的影响,M-Z电极加倍型模数转换器使用脉冲光源的原因以及脉冲抖动、取样脉冲光源的宽度对模数转换器性能的影响;并且重点分析了波导参数对模数转换器传输损耗的影响。第四,根据M-Z型波导电光模数转换器损耗的分析结果,本文首先设计了不同的波导芯片结构,确定光波导图形,用数字函数表达计算其弯曲半径并进而计算弯曲损耗,得到最合理的M-Z型波导结构。其次,设定不同的半波电压,分析研究模数转换精度与半波电压的关系。然后根据得到的波导结构和半波电压,计算波导电光模数转换器的调制带宽,对设计结构进行了一定的优化,得到合理结论,即设计计算出一个合理的2位和4位M-Z结构模数转换器结构,且该结构模数转换器的半波电压和带宽都在合理的范围内。最后进行了二位模数转换器的光路部分仿真。综上所述,本文设计了M-Z型波导电光模数转换器的方案,并根据半波电压和调制带宽等参数对波导结构进行了优化设计,得到了合理结果。其结果验证了方案的可行性。
陶厚超[9]2008年在《集成光波导磁场传感器的仿真研究》文中研究说明随着电子技术的不断进步和人们对健康的日益关注,精确了解设备周围的电磁场分布变得越来越重要。因此,各种各样的磁场传感器被开发出来。本文主要研究了使用Mach-Zehnder干涉仪的光波导磁场传感器,由于它对被测场的干扰小,同时有效地抑制电场的影响,因此适合应用在磁场的精确测量中。本文首先介绍了光波导磁场传感器的工作原理,并建立了光波导磁场传感器的等效电路模型和传感系统模型。分析了磁场传感器传感头的尺寸参数对频率响应的影响,以及传感系统的灵敏度。通过计算得知,使传感器初始相位偏置为π/2、提高电光重迭因子、减小器件插入损耗、增大环形天线面积、减小电极间距、增大光功率、降低光波长、减小相对强度噪声、减小接收带宽,对提高灵敏度的效果是非常明显的。由于光波导磁场传感器的环形天线的长度和厚度之比相差1000倍以上,这对电磁仿真计算的网格划分非常不利。为了得到精确的结果,需要非常大的网格数目,这造成计算速度非常缓慢,甚至超出计算机的计算能力。因此,有必要寻找另一种高效、快速的计算方式。人工神经网络是一种智能的分析和计算技术,目前人们已经将它应用于计算电磁学中。一种最常见的人工神经网络——BP(反向传播)神经网络,可以通过不断自我调整权值而获得自学习的能力,相对于有限元法,它的速度很快。不过由于自身算法的缺陷,它不具备全局搜索能力,结果存在随机性,这限制了其应用。而遗传算法是一种全局搜索算法,将遗传算法和神经网络结合起来,就可以扬长避短,但是简单的遗传算法存在易早熟、收敛不够精确的缺点。本文先对传统的遗传算法提出改进,使其收敛更快、更精确、搜索范围更大,然后再采用结合这种遗传算法和人工神经网络,克服了神经网络的以上缺点,并对一个目标函数进行模拟,取得了非常准确的结果,再把这种方法应用到对光波导磁场传感器传感头的频率响应的仿真中。通过对比已有的电磁仿真结果,发现这种方法的效果较好,扩展性好,且所需的仿真时间和仿真资源比传统方法大大减少。为以后利用结合遗传算法的神经网络优化设计包括集成光波导磁场传感器在内的各种器件打下基础。
孙豹, 陈福深, 杨拥军[10]2005年在《分段电极集成光波导电场传感器的研究》文中提出针对电磁兼容测试中对小尺寸大带宽电场传感器的需求,用x切y传iNbO3晶体的M-Z干涉仪结构, 设计并制作了一种实用的集成光波导电场传感器．器件含有10段电极,尺寸为60min×6mm×0．5 mm．在入射场强为120dBμV/m,试验结果显示传感器的3dB响应带宽为2．2GHz．
参考文献：
[1]. 新型超宽带集成光波导无线接收的研究[D]. 张阜文. 电子科技大学. 2004
[2]. 集成光波导宽带LiNbO_3电光调制器研究[D]. 崔海娟. 电子科技大学. 2003
[3]. 测量脉冲大电流的集成光波导电流传感器研究[D]. 徐洪亮. 电子科技大学. 2008
[4]. 新型集成光波导全向电场传感系统研究[D]. 杨拥军. 电子科技大学. 2007
[5]. 宽带集成光波导射频全向电场传感器的研究[D]. 孙豹. 电子科技大学. 2006
[6]. 集成光波导叁维脉冲电场传感系统研究[D]. 张家洪. 电子科技大学. 2016
[7]. 无电极M-Z型干涉仪式LiNbO_3集成光波导电场传感器[D]. 冯雷. 电子科技大学. 2002
[8]. 集成光波导电光模数转换器的研究与设计[D]. 曹一平. 电子科技大学. 2010
[9]. 集成光波导磁场传感器的仿真研究[D]. 陶厚超. 电子科技大学. 2008
[10]. 分段电极集成光波导电场传感器的研究[J]. 孙豹, 陈福深, 杨拥军. 电子科技大学学报. 2005
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